JPH11229137A - 回転バレル式粉末スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回収される粉末の収率を向上させ、かつ未被
覆または被覆不良粉末を低減させることが可能なスパッ
タリング装置を得る。 【解決手段】 減圧雰囲気内で回転するバレルに粉末を
導入し、これを攪拌しながらスパッタリングすることに
よって、粉末表面に金属、合金またはセラミックスを被
覆する際に用いる該スパッタリングターゲット部の背面
側のケーシングが半円筒形を有し、かつその表面にテフ
ロン加工等の耐熱潤滑被覆を施すことによって、回転バ
レルより落下する粉末をターゲット部に堆積させず、バ
レル内に効率よく戻すことができるようにしたスパッタ
リング装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工業的に用いられる被
覆法の一つであるスパッタリング法を粉末に適用させる
際において、回転バレルを用いて粉末を攪拌する場合に
用いるスパッタリング装置に関する。

【０００２】

【従来技術】粉末に対してスパッタリング法を用いた被
覆を行うには、減圧下において粉末を均一攪拌し、それ
に対してスパッタリング粒子を照射できるようにするこ
とが必要である。このような必要性から、発明者らはバ
レル内に粉末を導入し、これを回転させることによって
粉末を減圧下で流動させておき、その状態でスパッタリ
ング粒子を粉末に照射する方法を既に、特開平２−１５
３０６８号公報等によって出願している。この発明の説
明図を図１に示す。詳しくは、内部が真空または減圧雰
囲気で回転するバレルによって、粉末が鉛直真下方向か
ら、回転方向の持ち上げられ、これが落下することによ
って粉末が流動攪拌される。その説明図を図２に示す。
このような流動攪拌される粉末に対し、内部に導入され
たスパッタリング源（所定の被覆物質よりなるターゲッ
ト、その冷却部、アルゴン等のガス導入部および電圧印
加部等からなる）よりスパッタリングされた粒子を当て
ることによって、粉末に均一に所定の物質を被覆するこ
とができる。また窒化物、酸化物または炭化物等のセラ
ミックスを被覆するには、スパッタリングガス中にそれ
ぞれ窒素、酸素、炭化水素等を混合させてスパッタリン
グを行う反応性スパッタリング法を用いれば可能であ
る。

【０００２】しかし、このようなバレル回転によって内
壁にそって持ち上げられる粉末の一部は、容易に流動せ
ず、鉛直上方に過剰に持ち上げられ、落下する結果、タ
ーゲットの背面に堆積するため、粉末の被覆効率や回収
効率が低下することが問題となっていた。またこれを解
決するために、バレル内壁にスクレーパーを設置するこ
とも行われている。この方法はバレル内壁に付着した粉
末を掻き落とすので有効であるが、それでもスクレーパ
ーとバレル内壁が全面にわたって完全に接触させること
は難しく、一部の粉末がターゲット背面に堆積すること
は避けられなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の解決するべき
課題は、安価でかつ容易な方法で、上記のようなターゲ
ット背面に堆積する粉末をバレル内に戻すことで、実質
的に粉末の被覆効率および粉末回収率を向上させたスパ
ッタリング装置を提供することにある。

【０００４】

【問題点を解決するための手段】本発明は、上記のよう
な問題点を解決すべく案出されたものであり、ターゲッ
ト部においてターゲットの背面のケーシングを半円筒形
状にし、さらにその表面に耐熱潤滑被覆を行う。この耐
熱潤滑被覆は、テフロン加工等のいわゆるフッ素被覆加
工に代表されるものである。

【０００５】

【作用】この発明の結果、スパッタリング中に、回転バ
レルによって粉末の一部が過剰に持ち上げられ、その結
果ターゲット背面のケーシング部に粉末が落下しても、
その形状から容易に粉末が滑り落ちることになり、被覆
されない粉末量が減少し、被覆効率および粉末回収効率
も向上する。この半円筒形の曲率等の形状は、装置全体
の構造とも関係するが、バレル内壁面と同等か、それよ
り小さい曲率の方が粉末の落下は起きやすい。またその
表面にはできるだけ突起物等が無いような状態とする。

【０００６】さらに、上記ターゲット背面ケーシング部
の表面に耐熱潤滑被覆を施こす。これによって、さらに
粉末の滑落性が向上する。これらの皮膜はターゲット部
がスパッタリングによって高温になるので耐熱性を有す
る必要があり、２００℃以上の耐熱性を有することが望
ましい。また皮膜厚さは使用に耐えうるものであれば特
に制限はない。本発明による被覆部は、損傷がなけれ
ば、スパッタリング後も繰り返し使用（再使用）が可能
である。このような方法は安価でかつ容易であり、その
効果、容易に粉末の堆積を減少させ、未被覆粉末の低減
による粉末被覆率に向上および粉末回収率の向上が可能
である。また粉末の堆積が減少する結果、内部清掃の時
間も節約できる。これらの効果によって、コスト低減、
プロセスの効率化、装置メンテナンスの向上、製品品質
の向上等がはかられ、工業的に極めて有益である。

【０００７】

【実施例】［実施例１］出力１ｋＷ、スパッタリング圧
力１×１０^-2Torr（1.3Pa）で、種々の粉末に種々の金
属、合金およびセラミックスをスパッタリングした。こ
の時ターゲット背面ケーシング部を本発明例（図３に示
す）と比較例（図４に示す）の形状にし、スパッタリン
グ電力量が１０ｋＷｈになるまでスパッタリングを行な
った。その後、内部から粉末を回収した。その回収率を
まとめたものが表１である。また本表には、ターゲット
背面ケーシング部に堆積していた未被覆または被覆不良
の粉末も回収し、その重量％をあわせて示している。こ
の結果から、本発明にあるケーシング部の形状が半円筒
形の方が、粉末の回収率が向上していることがわかり、
さらにその表面に耐熱潤滑加工（テフロン加工）を施こ
すことによってさらに回収効率が向上することがわか
る。次に、ターゲット背面ケーシング部に堆積した未被
覆または被覆不良の粉末量も円筒形状にすることによっ
て減少しており、これは表面の耐熱潤滑加工によってさ
らに減少することもわかる。

【０００８】

【発明の効果】以上のように、本発明は粉末スパッタリ
ング被覆法において安価にかつ容易な構成で、未被覆ま
たは被覆不良粉末の量を低減させて、被覆効率を向上さ
せることができるだけでなく、製品としての粉末回収量
も向上させることが可能である。またターゲット背面の
粉末堆積も減少する結果、清掃等のメンテナンス費用も
低減させることができる。以上の効果によって、製品コ
ストの低減、作業効率の向上、製造装置の保守管理の簡
便化、製品品質の向上といった多くの利点を有し、工業
的な寄与は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明における粉末被覆装置の説明図であ
る。

【図２】 本発明における粉末の流動攪拌を示す説明図
である。

【図３】 本発明に対応するターゲット部の断面模式図
である。

【図４】 比較例に対応するターゲット部の断面模式図
である。

【符号の説明】

１ 減圧加熱処理室 １a 加熱コイル １b 容器 １c スクリューフィーダー用モーター １d スクリュ
ーフィーダー １e 供給導管 ２ 回転ドラム ２a 駆動ロール ２
b 従動ロール ２c モーター ２f 軸受け ２g ガス導入管 ３
スパッタリング源 ３a 軸受け ３b アーム ３c ターゲットプレート ４ スパッタリング電源 ５ ターゲット ６ ガス導
入管 ７ バレル回転駆動用モーター ８ 真空ポンプ １０
ケーシング １１ 補強プレート １２、１３ 空洞 ３０ バッキ
ングプレート ４０ ターゲットプレート Ｐ 粉末

【表１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 庸介 千葉県市川市高谷新町７番地の１ 日新製 鋼株式会社技術研究所内 (72)発明者 竹島 鋭機 千葉県市川市高谷新町７番地の１ 日新製 鋼株式会社技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スパッタリングターゲット部のターゲッ
   ト背面側のケーシングが半円筒形を呈し、かつその表面
   にテフロン加工等の耐熱潤滑被覆を施したことを特徴と
   することによって、回転バレルより落下する粉末をター
   ゲット背面部に堆積させず、バレル内に効率よく戻すこ
   とができるようにした粉末被覆装置。